巷道锚杆支护计算公式

根据1552工作面围岩柱状资料分析，15#煤层顶板直接顶为粘土岩，厚度1.0-1.5m ，施工时，极易垮落，掘进施工时以14#煤层做顶沿15#煤层底板掘进，采取锚网支护。为了将锚杆加固的“组合梁”悬吊于老顶坚硬岩层中，需用高强度锚索做辅助支护。根据邻近1551运、回两巷掘进巷道的支护经验，确定1552回风巷、1552回风巷皮带机头硐室,采用锚杆—钢筋网—钢带--锚索联合支护。

二、支护参数设计

㈠采用类比法合理选择支护参数：根据15#煤层邻近巷道的支护经验，1552回风巷巷道顶锚杆选用φ16mm ×1800mm 的圆钢锚杆，间距1000mm,排距900mm ；选用1x7丝φ15.24mm ，锚固力不小于230kN 冷拔钢筋,长度4.2m 的锚索加强支护。

㈡采用计算法校核支护参数

1、锚杆长度计算

L = KH+L 1+L 2

式中：L ——锚杆长度，m H ——冒落拱高度，m

K----安全系数，取2

L 1——锚杆锚入稳定岩层深度，取0.5m

L 2——锚杆在巷道中的外露长度，取0.05m

其中： H=B/2f=3.4/(2×4)=0.43m

式中：B ——巷道宽度 f ——岩石坚固性系数，取4

L = 2H+L1+L2=2×0.43+0.5+0.05=1.41m 施工时取L=1.8m

2、锚杆间距、排距a 、b a=b=KHr

Q 式中：a 、b ——锚杆间、排距m

Q ——锚杆设计锚固力，50kN/根；

H ——冒落拱高度，取0.58m ；

K ——安全系数，取2；

r ——被悬吊粘土岩的重力密度，26.44kN/m 3

a=b=44

.2643.0250⨯⨯=1.48m

施工中间距取1.0m ，排距取0.9m 。

3、锚杆直径的选择：

d =

P=abhr=0.9×1×1.8×23=37.26kN/m 2

式中：a---锚杆排距

h---锚杆承载岩体高度，取锚杆长度1.8m

b---锚杆间距

r---承载岩体容重23kN/m 3

K---安全系数 取2

Δ--锚杆材料抗拉强度，取38kN/m 2

d = =38002/3.1437304⨯⨯⨯=15.8mm

施工中取Φ=16mm

通过锚杆直径的验算，排距确定为0.9m ，间距为1.0m,能满足支护要求。

4、理论上锚杆锚固长度可用下式计算：

222

r a r d l l D d =- 式中：la —锚固长度，m ；

dr —锚固剂直径，mm ，取23mm ；

D —钻孔直径，mm ，取28mm ；

d —锚杆杆体直径，mm ，取20mm ；

lr —锚固剂长度，mm ，两种锚固剂CK2360和K2380，则锚固剂长度为1400mm 。

22

222223=1400=1928mm 2820

r a r d l l D d =-- 锚杆的外露长度假设为50mm ，则锚杆为全锚。

5、锚索支护参数计算：

⑴确定锚索的长度：

L=La+Lb+Lc+Ld

式中 L----锚索总长度，m

La---锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m

Lb---需要悬吊的不稳定岩层厚度，取1.5m

Lc---上托盘及锚具的厚度，取0.1m

Ld---需要外露的张拉长度，取0.3m

锚索锚固长度La按下式确定：

La≥K×(d1fa/4fc)

式中：K---安全系数，取2

d1---锚索钢绞线直径，取15.24mm

fa---钢绞线抗拉强度，N/m㎡(1920MPa,含1883.52N/mm2)

fc—锚索与锚固剂的粘合强度，取10N/mm2

则La≥（2×15.24×1883.52）/4×10=1435.242㎜≈1.44m

L=1.44+1.5+0.1+0.3=3.34m 施工取锚索长度为4.2m。

⑵锚索的间、排距校核:

L=NF2/｛BHr-(2F1sinθ)/L1｝

式中 L—锚索间排距，m

B—巷道最大冒落宽度，正巷3.4m

H—巷道冒落高度，按最严重冒落高度取2.0m

r---岩体容重，23kN/m3

L1—锚杆的排距，0.9m

F1—锚杆的锚固力，50kN

F2—锚索极限承载力，17.8mm取335kN，21.6mm取550kN。

θ—角锚杆与巷道顶板的夹角，75度

n—一排锚索个数，取2

通过上述计算，1552回风巷锚索间距小于2.5m布置。根据巷道掘进支护情况，1552回风巷巷道顶板施工一排锚索加强支护，长度4.2m，间距为2.0m布置，每根锚索使用不少于四节树脂药卷锚固，可满足支护要求。

直墙圆拱形巷道

锚杆长度确定：

（1）锚杆长度

锚杆长度可按式1确定

123b b b b L L L L =++

式中：b L ——锚杆长度，m

1b L ——锚杆外露长度（一般取0.1-0.15m ）

2b L ——锚杆有效长度，m

3b L ——锚杆锚固长度（一般取0.3-0.4m

锚杆有效长度2b L 的确定方法为： 直墙半圆拱巷道：顶：22

2(/2)()b p a c d L L c d

++=-+ 帮：22

b p a L L =-

式中：a —巷道宽度，m ； c —直墙圆形拱巷道墙高，m ；

d —直墙圆形拱巷道拱高，m ；

Lp —塑性软化区的范围，m ，一般状况下当采深<200m,Lp=0-2m ；当采深在200-400m 之间时，Lp=2-5m ；当采深＞400m ，Lp=5-8m 。

（2）锚杆的间排距：

假设锚杆的间排距相同，都为Sb ，则计算公式为：

12

[]b b S P σ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中：Sb ——等距排列时锚杆的间排距，m ；

[]b σ____单根锚杆的极限破断力，kN ；

P ——巷道的各部位支护载荷，kN/m 2

顶板：14d W P k

a

π= 帮部：2b W P k a = k ——安全系数，一般取1.05-2.0；